提纲 杂种优势的慨念及估计 产生杂种优势的机理 杂种优势利用步骤 经济杂交方式 提高杂种优势利用效果的途径
提纲 杂种优势的概念及估计 杂种优势的概念及估计 产生杂种优势的机理 产生杂种优势的机理 杂种优势利用步骤 杂种优势利用步骤 经济杂交方式 提高杂种优势利用效果的途径 提高杂种优势利用效果的途径
杂种优势的概念和估计 概念:不同种群(种、品种、品系等)杂交产生的杂种在生 活力、适应性、抗逆性以及生产性能等方面表现出一定程度 上优于其亲本纯繁群体的现象, 质量性状:畸形、缺损和致死、 半致死现象减少; 数量性状:群体均值提高。生产性能提高,抗性和适应性加强 “杂交优势”和“杂种优势”?
一、杂种优势的概念和估计 概念:不同种群(种、品种、品系等)杂交产生的杂种在生 活力、适应性、抗逆性以及生产性能等方面表现出一定程度 上优于其亲本纯繁群体的现象. 质量性状:畸形、缺损和致死、半致死现象减少; 数量性状:群体均值提高。生产性能提高,抗性和适应性加强 “杂交优势 ” 和 “杂种优势 ” ?
杂种优势估计 HF1一杂种优势 d一显性效应值 Hn=dy2 y一杂交两种群(品种、品 系等)的基因频率之差。 完全显性时正1,即杂种优势最大;d小于1时杂种优势 相应减小;无显性时,正0,则H0,不表现杂种优势, 这是所有基因都是加性效应基因的结果。 y: 因为广p1-P,如果两种群的基因频率之差较大,则 杂种优势也较大;如果卫,-P0,即两杂交亲本基因频率 相同,H==0,则没有杂种优势。 如有多对基因,则杂种优势为Σdy
d: 完全显性时d=1,即杂种优势最大;d小于1时杂种优势 相应减小;无显性时,d=0,则 HF1=0,不表现杂种优势, 这是所有基因都是加性效应基因的结果。 y: 因为y=p1-p2,如果两种群的基因频率之差较大,则 杂种优势也较大;如果p1- p2=0,即两杂交亲本基因频率 相同, HF1==0,则没有杂种优势。 如有多对基因,则杂种优势为Σdy2 。 杂种优势估计 HF1= d y2 HF1—杂种优势 d —显性效应值 y —杂交两种群(品种、品 系等)的基因频率之差
杂种优势的度量 杂种优势用杂交后代性能与双亲均值差异来度量。即: H=F1-P 为了各性状间便于比较,一般以杂种优势率来表示,即: H(%)= F-P ×100 杂种优势值; H(%)一杂种优势率; 一一代杂种平均值; P—杂交亲本种群平均值。 两品种或品系杂交时,P=(P公+P母)/2; 多品种或品系杂交时,亲本均值(P)按各亲本在杂种中 的基因比例进行加权平均
杂种优势用杂交后代性能与双亲均值差异来度量。即: H=F1-P 为了各性状间便于比较,一般以杂种优势率来表示,即: H F P P (%) = − × 1 100 H——杂种优势值; H(%)——杂种优势率; F1——一代杂种平均值; P——杂交亲本种群平均值。 两品种或品系杂交时, P=( P公+ P母)/ 2; 多品种或品系杂交时,亲本均值( P)按各亲本在杂种中 的基因比例进行加权平均。 杂种优势的度量
二、产生杂种优势的机理 显性学说 显性学说认为,在生物的基因库中存在不少隐性有害基因或 不利基因,或在数量性状上表现为效应值低于等位的显性基 因。杂合子中由于显性基因的存在,隐性基因的作用被不同 程度地消除或掩盖,因而杂种就表现出杂种优势 以一个数量性状为例。假定这一数量性状由两对基因控制,AA 和BB的基因型值都为400个单位,aa和bb的基因型值都为200个 单位,A对a、B对b为完全显性,所以,Aa=AA,Bb=BB。从亲 代、一代杂种、二代的基因型值变化,可以看出杂种优势的形 成和消失情况
二、产生杂种优势的机理 显性学说 显性学说认为,在生物的基因库中存在不少隐性有害基因或 不利基因,或在数量性状上表现为效应值低于等位的显性基 因。杂合子中由于显性基因的存在,隐性基因的作用被不同 程度地消除或掩盖,因而杂种就表现出杂种优势。 以一个数量性状为例。假定这一数量性状由两对基因控制,AA 和BB的基因型值都为400个单位,aa和bb的基因型值都为200个 单位,A对a、B对b为完全显性,所以,Aa=AA,Bb=BB。从亲 代、一代杂种、二代的基因型值变化,可以看出杂种优势的形 成和消失情况
显性学说模式 世代 基因型 基因型值 显性效应 加性效应 P AAbb 600 0 600 (1)1的平均基因型值比双亲 aaBB 600 0 600 的平均基因型值高200个单 平均 600 0 600 位,这就是杂种优势;F2的 F1 AaBb 800 200 600 平均基因型值比1少100个单 F2 1 AABB 800 0 800 位,原因在于F1全部是杂合 2 AABb 800 100 700 子,F2中杂合子比例为75 1 AAbb 600 0 600 %。可见,随着杂合子频率 2 AaBB 800 100 700 的下降,杂种优势将逐渐消 4 AaBb 800 200 600 失。(2)亲代、F1及F2的平均 2 Aabb 600 100 500 加性效应值都是600个单位, 1 aaBB 600 0 600 亲代无显性效应值,F1显性 2 aaBb 600 100 500 效应值为200个单位,F2显性 1 aabb 400 0 400 效应为100个单位,可见,杂 平均 700 100 600 种优势来自显性效应。 A的平均显性效应=Aa-(AA+aa)/2=400-(400+200)/2=100; B的平均显性效应=Bb-(BB+bb)/2=400-(400+200)/2=100
显性学说模式 世 代 基因型 基因型值 显性效应 加性效应 P AAbb 600 0 600 aaBB 600 0 600 平均 600 0 600 F1 AaBb 800 200 600 F2 1 AABB 800 0 800 2 AABb 800 100 700 1 AAbb 600 0 600 2 AaBB 800 100 700 4 AaBb 800 200 600 2 Aabb 600 100 500 1 aaBB 600 0 600 2 aaBb 600 100 500 1 aabb 400 0 400 平均 700 100 600 (1)F1的平均基因型值比双亲 的平均基因型值高200个单 位,这就是杂种优势;F2的 平均基因型值比F1少100个单 位,原因在于F1全部是杂合 子,F2中杂合子比例为75 %。可见,随着杂合子频率 的下降,杂种优势将逐渐消 失。(2)亲代、F1及F2的平均 加性效应值都是600个单位, 亲代无显性效应值,F1显性 效应值为200个单位,F2显性 效应为100个单位,可见,杂 种优势来自显性效应。 A的平均显性效应=Aa-(AA+aa)/2=400-(400+200)/2=100; B的平均显性效应=Bb-(BB+bb)/2=400-(400+200)/2=100
超显性学说 超显性学说认为杂种优势来自等位基因间的互作,杂合子 基因型值超过任何纯合子。这样的杂种优势也可以叫做平 衡性杂种优势,即杂合体A1A2、A1A3等始终具有较高的适 应性,因此A1、A2、A3、...等基因可以以一定的频率 保存于这个群体之中,成为一种平衡的多型性而使群体蕴 藏着最大的适应能力。 假定由两对基因控制。A1A1、A2A2、B1B1和B2B2四种纯合子的 基因型值各为300个单位,A1A2和B1B2的基因值各为400个单 位,均超过任何一种纯合子的基因型值。杂种优势的形成与消 失情况如表
超显性学说认为杂种优势来自等位基因间的互作,杂合子 基因型值超过任何纯合子。这样的杂种优势也可以叫做平 衡性杂种优势,即杂合体A1A2、A1A3等始终具有较高的适 应性,因此A1、A2、A3、.....等基因可以以一定的频率 保存于这个群体之中,成为一种平衡的多型性而使群体蕴 藏着最大的适应能力。 超显性学说 假定由两对基因控制。A1A1、A2A2、B1B1和B2B2四种纯合子的 基因型值各为300个单位,A1A2和B1B2的基因值各为400个单 位,均超过任何一种纯合子的基因型值。杂种优势的形成与消 失情况如表
超显性学说的模式 世代 基因型 基因型 其中 值 总结 超显性效应 加性效性 两种学说一个强调显 P AABB 600 0 600 性基因作用,另一个 A,A,B2B2 600 0 600 强调基因间相互作 平均 600 0 600 用,它们既非互相排 F AAB B2 800 600 斥,又不能概括一 E AA B,B2 600 0 600 切。根据数量性状的 AA B B2 700 100 600 遗传分析,杂种优势 AABB 600 0 600 的遗传实质在于显性 效应、累加效应以及 AA,B2B2 700 100 600 异位显性、互补作用 AAB B2 800 200 600 和超显性等各种基因 AAB BI 700 100 600 互作效应。在某一材 AA,B,B2 600 0 600 料中可能只有某一种 A,A,B B2 700 100 600 基因互作决定某种程 A2AB B 600 0 600 度的杂种优势。 平均 700 100 600
超显性学说的模式 世代 基因型 基因型 值 其 中 超显性效应 加性效性 P A1A1B1B1 600 0 600 A2A2B2B2 600 0 600 平均 600 0 600 F1 A1A2B1B2 800 200 600 F2 A1A1B2B2 600 0 600 A1A1B1B2 700 100 600 A1A1B1B1 600 0 600 A1A2B2B2 700 100 600 A1A2B1B2 800 200 600 A1A2B1B1 700 100 600 A1A2B2B2 600 0 600 A2A2B1B2 700 100 600 A2A2B1B1 600 0 600 平均 700 100 600 两种学说一个强调显 性基因作用,另一个 强调基因间相互作 用,它们既非互相排 斥,又不能概括一 切。根据数量性状的 遗传分析,杂种优势 的遗传实质在于显性 效应、累加效应以及 异位显性、互补作用 和超显性等各种基因 互作效应。在某一材 料中可能只有某一种 基因互作决定某种程 度的杂种优势。 总结